1.0本章核心概念
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線程就是獨立的執行路徑;
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在線程運行時,即使沒有自己創建線程,后台也會有多個線程,如主線程,gc線程;
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main()稱之為主線程,為系統的入口,用於執行整個程序;
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在一個進程中,如果開辟了多個線程,線程的運行由調度器安排調度,調度器是與操作系統緊密相關的,先后順序是不能人為的干預的。
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對同一份資源操作時,會存在資源搶奪的問題,需要加入並發控制;
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每個線程在自己的工作內存交互,內存控制不當會造成數據不一致
創建線程對象方法
1.Thread
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自定義線程類繼承Thread類
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重寫run()方法,編寫線程執行體
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創建線程對象,調用start()方法啟動線程
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//創建線程方式一:繼承thread類,重寫run()方法,調用start開啟線程
//總結:注意,線程開啟不一定立即執行,由CPU調度執行
public class ThreadDemo01 extends Thread {
練習
package com.dong.thread;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
/**
* @author dong
* @date 2020/5/24 - 8:39
*/
//
public class ThreadDemo02 extends Thread{
private String url;//保存網絡圖片地址
private String name;//保存的文件名
public ThreadDemo02(String url, String name) {
this.url = url;
this.name = name;
}
2.Runnable接口
public class ThreadDemo03 implements Runnable{
小結
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繼承Thread類
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子類繼承Thread類具備多線程能力
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啟動線程:子類對象.start()
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不建議使用:避免OOP單繼承局限性
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實現Runnable接口
實現接口Runnable具有多線程能力
啟動線程:傳入目標對象+Thread對象.start ()
-推薦使用:避免單繼承局限性,靈活方便,方便同一對象被多個線程使用
實例
public class ThreadDemo04 implements Runnable{
private static String winner;//勝利者
3.實現Callable接口
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實現Callable接口,需要返回值類型
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重寫call方法,需要拋出異常
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創建目標對象
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創建執行服務:ExecutorService=Executor.newFixedThreadPool(1);
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提交執行:Future<Boolean>result1=ser.submit(t1);
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獲取結果:boolean r1=result.get()
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關閉服務:ser.shutdownNow();
靜態代理模式總結
真實對象和代理對象都要實現同一個接口
代理對象要代理真實角色
好處:
代理對象可以做很多真實對象做不了的事情
真實對象專注做自己的事情
Lambda表達式
避免匿名內部類定義過多
其實質屬於函數式編程的概念
可以讓代碼看起來很簡潔
去掉了一堆沒有意義的代碼,只留下核心的邏輯
函數式接口
Functional Interface(函數式接口)
定義:
任何接口,如果只包含唯一一個抽象方法,那么它就是一個函數式接口。
對於函數式接口,可以通過lambda表達式來創建該接口的對象。
public class TestLambda1 {
//2.靜態內部類
static class Love implements ILove {
public void ILove(int a) {
System.out.println("i like lambda" + a);
}
}
public static void main(String[] args) {
Love love=new Love();
love.ILove(1);
Love love1=new Love();
love1.ILove(2);
class Love implements ILove {
//3.局部內部類
public void ILove(int a) {
System.out.println("i like lambda" + a);
}
}
Love love2 = new Love();
love2.ILove(3);
//4.匿名內部類
ILove iLove=new ILove() {
public class TestLambda2 {
public static void main(String[] args) {
YouLove youLove=(a,b)->{
System.out.println("一句話你說:"+a+b);
};
youLove.youLove(10,20);
}
}
interface YouLove{
void youLove(int a,int b);
}
總結:
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lambda表達式只能有一行代碼的情況下才能簡化為一行,如果有多行,那么就用代碼塊包裹
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前提是接口為函數式接口
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多個參數也可以去掉參數類型,要去掉就都去掉,必須加上括號。
線程停止
public class TestStop implements Runnable {
private boolean flag=true;
線程休眠
sleep(時間)指定當前線程阻塞的毫秒數;
sleep存在異常InterruptedException
sleep時間到達后線程進入就緒狀態
sleep可以模擬網絡延時,倒計時等。
每一個對象都有一個鎖,sleep不會釋放鎖
public class TestSleep1 {
public static void main(String[] args) {
tenDown();
//打印當前系統時間
Date startTime=new Date(System.currentTimeMillis());//獲取當前系統時間
while (true){
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));
startTime=new Date(System.currentTimeMillis());//更新時間
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//模擬倒計時
public static void tenDown(){
int num=10;
while (true){
try {
Thread.sleep(1000);
if (num<=0){
break;
}else{
System.out.println("倒計時!!!"+num--+"秒");
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
線程禮讓
禮讓線程,讓當前正在執行的線程暫停,但不阻塞
將線程從運行狀態轉為就緒狀態
讓cpu重新調度,禮讓不一定成功!看CPU心情。
public class TestYield implements Runnable { public static void main(String[] args) { TestYield yield=new TestYield(); new Thread(yield,"a").start(); new Thread(yield,"b").start(); } @Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"線程開始執行"); Thread.yield();//禮讓 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"線程停止執行"); } }
join
join合並線程,待此線程執行完成后,再執行其他線程,其他線程阻塞
可以想象成插隊
public class TestJoin implements Runnable { @Override public void run() { for (int i = 0; i <100 ; i++) { System.out.println("VIP線程來插隊了!!!"+i); } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread thread= new Thread(new TestJoin()); for (int i = 0; i <400 ; i++) { System.out.println("主線程在排隊!!!"+i); if (i==100){ thread.start(); thread.join(); } } } }
線程狀態觀測
Thread.State
線程狀態,線程可以處於一下狀態之一:
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new 尚未啟動的線程處於此狀態
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Runnable 在java虛擬機中執行的線程處於此狀態
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Blocked 被阻塞等待監視器鎖定的線程處於此狀態。
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Waiting 正在等待另一個線程執行特定動作的線程處於此狀態。
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Timed Waiting 正在等待另一個線程執行動作達到指定等待時間的線程處於此狀態。
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Terminated 已退出的線程處於此狀態。
一個線程可以給定時間點處於一個狀態。這些狀態是不反映任何操作系統線程狀態的虛擬機狀態
public class TestState { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread thread=new Thread(()->{ for (int i = 0; i <5 ; i++) { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println("////////////////"); }); Thread.State state = thread.getState(); System.out.println(state);//new thread.start();//啟動線程 state=thread.getState();//runnable System.out.println(state); while (state!= Thread.State.TERMINATED){//只要線程不終止就輸入線程狀態 Thread.sleep(100); state=thread.getState(); System.out.println(state); } } }
線程優先級
java提供一個線程調度器來監控程序中啟動后進入就緒狀態的所有線程,線程調度器按照優先級決定應該調度哪個線程來執行。
線程的優先級用數字表示,范圍從1~10。
使用以下方式改變或獲取優先級
getPriority().setPriority(int xxx)
public class TestPriority { public static void main(String[] args) { MyPriority myPriority = new MyPriority(); Thread t1 = new Thread(myPriority); Thread t2 = new Thread(myPriority); Thread t3 = new Thread(myPriority); Thread t4 = new Thread(myPriority); Thread t5 = new Thread(myPriority); Thread t6 = new Thread(myPriority); //先設置線程優先級 t1.setPriority(1); t1.start(); t2.setPriority(3); t2.start(); t3.setPriority(6); t3.start(); t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);// 優先級=10 t4.start(); t5.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);// 優先級=1 t6.setPriority(9); t6.start(); System.out.println("main"); } } class MyPriority implements Runnable{ @Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---線程被執行了!---"+Thread.currentThread().getPriority()); } }
注意:先設置優先級,再start線程!!!
守護(daemon)線程
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線程分為用戶線程和守護線程
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虛擬機必須確保用戶線程執行完畢
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虛擬機不用等待守護線程執行完畢
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如,后台記錄操作日志,監控內存,垃圾回收等待。。。
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public class TestDaemon { public static void main(String[] args) { God god = new God(); You you=new You(); Thread thread = new Thread(god); thread.setDaemon(true);//默認為flase 為用戶線程, true為守護線程 thread.start(); new Thread(you).start(); } } class God implements Runnable{ @Override public void run() { while (true){ System.out.println("上帝守護着你-------"); } } } class You implements Runnable{ @Override public void run() { for (int i = 0; i <36500 ; i++) { System.out.println("開心着活着每一天------"); } System.out.println("----goodbye!Beautiful World!!!------"); } }
線程同步機制
線程同步
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由於同一進城的多個線程共享同一塊存儲空間,在帶來方便的同事,也帶來了訪問沖突問題,為了保證數據在方法中被訪問時的正確性,在訪問時加入鎖機制synchronized,當一個線程獲得對象的排它鎖,獨占資源,其他線程必須等待,使用后釋放鎖即可,存在以下問題:
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一個線程持有鎖會導致其它所有需要此鎖的線程掛起;
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在多線程競爭下,加鎖,釋放鎖會導致比較多的上下文切換和調度延時,引起性能問題;
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如果一個優先級高的線程等待一個優先級低的線程釋放鎖,會導致優先級倒置,引起性能問題。
線程鎖
//不安全的買票 public class UnsafeButTicket { public static void main(String[] args) { BuyTicket bt=new BuyTicket(); new Thread(bt,"我").start(); new Thread(bt,"你").start(); new Thread(bt,"黃牛黨").start(); } } class BuyTicket implements Runnable{ //票 private int ticketNums=10; boolean flag=true;//外部停止方式 @Override public void run() { //買票 while (flag){ buy(); } } public synchronized void buy(){//鎖了方法,相當於this 把類給鎖住 //判斷是否有票 if(ticketNums<=0){ System.out.println("票沒了"); flag=false; return ; } //模擬延時 try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ticketNums--); } }
//不安全取錢 //兩個人去銀行取錢,賬戶 public class UnsafeBank { public static void main(String[] args) { //賬戶 Account account=new Account(100,"結婚基金"); Drawing you=new Drawing(account,50,"你"); Drawing girlFriend=new Drawing(account,100,"女朋友"); you.start(); girlFriend.start(); } } //賬戶 class Account{ int money;//余額 String name;//卡名 public Account(int money, String name) { this.money = money; this.name = name; } } //銀行:模擬取款 class Drawing extends Thread{ Account account;//賬戶 //取了多少錢; int drawingMoney; //現在手里又多少錢 int nowMoney; public Drawing(Account account,int drawingMoney,String name){ super(name); this.account=account; this.drawingMoney=drawingMoney; } //取錢 @Override public void run() { synchronized (account) {//鎖的對象是變化的量,鎖需要增刪改的對象 //判斷有沒有錢 if (account.money - drawingMoney <= 0) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "錢不夠"); return; } //卡內余額 account.money -= drawingMoney; //手里的錢 nowMoney += drawingMoney; System.out.println(account.name + "余額為:" + account.money); System.out.println(this.getName() + "手里的錢:" + nowMoney); } } }
public class UnsafeList { public static void main(String[] args) { ArrayList<String> list=new ArrayList<String>(); for (int i = 0; i <1000 ; i++) { new Thread(()->{ synchronized (list){ list.add(Thread.currentThread().getName()); } }).start(); try { Thread.sleep(30); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println(list.size()); } }
同步塊
Synchronized(Obj){}
Obj稱之為同步監視器
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Obj可以是任何對象,但是推薦使用共享資源作為同步監視器
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同步方法中無需指定同步監視器,因為同步方法的同步監視器就是this,就是這個對象本身,或者是class【反射中講解】
同步監視器的執行過程:
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第一個線程訪問,鎖定同步監視器,執行其中代碼
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第二個線程訪問,發現同步監視器被鎖定,無法訪問
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第一個線程訪問完畢,皆出同步監視器
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第二個線程訪問,發現同步監視器沒有鎖
死鎖避免方法
產生死鎖的四個必要條件:
1.互斥條件:一個資源每次只能被一個進程使用。
2.請求與保持條件:一個進程因請求資源而阻塞時,對已獲得的資源保持不妨。
3.不剝奪條件:進程已獲得的資源,在未使用完之前,不能強行剝奪。
4.循環等待條件:若干進程之間形成一種頭尾相接的循環等待資源關系。
Lock鎖
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JDK5.0開始,java提供了更強大的線程同步機制——通過顯式定義同步鎖對象來實現同步。同步鎖使用Lock對象充當
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java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多個線程對共享資源進行訪問的工具。鎖提供了對共享資源的獨占訪問,每次只能有一個線程對Lock對象加鎖,線程開始訪問共享資源之前應先獲得Lock對象
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ReentrantLock類實現了Lock,它擁有與synchronized相同的並發性和內存語義,在實現線程安全的控制中,比較常用的是ReentrantLock,可以顯式加鎖、釋放鎖。
synchronized與Lock的對比
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Lock是顯式鎖(手動開啟和關閉鎖,別忘記關閉鎖)synchronized是隱式鎖,出了作用域自動釋放
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Lock只有代碼塊加鎖,synchronized有代碼塊鎖和方法鎖
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使用Lock鎖,JVM將花費較少的時間來調度線程,性能更好。並且具有更好的擴展性(提供更多的子類)
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優先使用順序:
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Lock》同步代碼塊(已經進入了方法體,分配了相應資源)》同步方法(在方法體之外)
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public class TestLock { public static void main(String[] args) { Ticket ticket = new Ticket(); new Thread(ticket).start(); new Thread(ticket).start(); new Thread(ticket).start(); } } class Ticket extends Thread{ private int ticketNums=10; //定義lock鎖 private final ReentrantLock lock=new ReentrantLock(); @Override public void run() { while (true){ try { lock.lock();//加鎖 if (ticketNums > 0) { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(ticketNums--); } else { break; } }finally { lock.unlock();//減鎖 } } } }
線程通信
應用場景:生產者和消費者問題
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假設倉庫中只能存放一件產品,生產者將生產出來的產品放入倉庫,消費者將倉庫中產品取走消費。
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如果倉庫中沒有產品,則生產者將產品放入倉庫,否則停止生產並等待,直到倉庫中的產品被消費者取走為止。
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如果倉庫中放有產品,則消費者可以將產品取走消費,否則停止消費並等待,直到倉庫中再次放入產品為止。
//信號燈法!!! public class TestPC2 { public static void main(String[] args) { TV tv = new TV(); new Player(tv).start(); new Watcher(tv).start(); } } //生產者--》演員 class Player extends Thread{ TV tv; public Player(TV tv) { this.tv = tv; } @Override public void run() { for (int i = 0; i <20 ; i++) { if (i%2==0){ this.tv.play("快樂大本營播放中"); }else{ this.tv.play("抖音:記錄美好生活"); } } } } //消費者--》觀眾 class Watcher extends Thread{ TV tv; public Watcher(TV tv) { this.tv = tv; } @Override public void run() { for (int i = 0; i <20 ; i++) { tv.watch(); } } } //產品-->節目 class TV{ //演員表演,觀眾等待 T //觀眾觀看,演員等待 F String voice;//表演的節目 boolean flag=true; //表演 public synchronized void play(String voice){ if (!flag){ try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println("演員表演了:"+voice); //通知觀眾觀看 this.notifyAll();//通知喚醒 this.voice=voice; this.flag=!this.flag; } //觀看 public synchronized void watch(){ if (flag){ try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println("觀看了:"+voice); //同知演員表演 this.notifyAll(); this.flag=!this.flag; } }
管程法
//測試:生產者消費者模型--》 //生產者,消費者,產品 public class Tes public stati SynConta new Prod new Cons } } //生產者 class Productor SynContainer public Produ this.con } //生產 @Override public void for (int cont Syst } } } //消費者 class Consumer e SynContainer public Consu this.con } //消費 @Override public void for (int Syst } } } //產品 class Chicken{ int id;//產品編 public Chick this.id= } } //容器 class SynContain //需要一個容器大小 Chicken[] ch //容器計數器 int count =1 //生產者放入產品 public synch //如果容器滿了 if (coun //同知 } //如果沒有滿, chickens count++; //可以同知消費 this.not } //消費者消費產品 public synch //判斷能否消費 if (coun //等待 try } ca } } //如果可以消費 count--; Chicken //吃完了,同知 this.not return c } }
線程池
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背景:經常創建和銷毀、使用量特別大的資源,比如並發情況下的線程,對性能影響很大。
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思路:提前創建好多個線程,放入線程池中,使用時直接獲取,使用完放回池中。可以避免頻繁創建銷毀、實現重復利用。類似生活中的公共交通工具。
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好處:
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提高響應速度(減少了創建新線程的時間)
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降低資源消耗(重復利用線程池中線程,不需要每次都創建)
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便於線程管理(。。。)
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corePoolSize:核心池的大小
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maximumPoolSize:最大線程數
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keepAliveTime:線程沒有任務時最多保持多長時間后會終止
public class TestPool { public static void main(String[] args) { //1.創建服務,創建線程池 ExecutorService service= Executors.newFixedThreadPool(10); //newFixedThreadPool 參數為:線程池大小 //執行 service.execute(new MyThread()); service.execute(new MyThread()); service.execute(new MyThread()); service.execute(new MyThread()); //2.關閉連接 service.shutdown(); } } class MyThread implements Runnable{ @Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName()); } }
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